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鄭州大學張開翔/高華團隊開發新型CRISPR檢測平臺，點亮血漿外泌體中的癌癥生物標志物miRNA

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鄭州大學張開翔/高華團隊開發新型CRISPR檢測平臺，點亮血漿外泌體中的癌癥生物標志物miRNA
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撰文丨王聰
【鄭州大學張開翔/高華團隊開發新型CRISPR檢測平臺，點亮血漿外泌體中的癌癥生物標志物miRNA】編輯丨王多魚
排版丨水成文
大多數癌癥診斷技術依賴于令人不舒服和侵入性的程序 ， 如組織活檢、內窺鏡檢查或X光檢查 。 血液樣本檢測可能是一個相對更好的選擇 ， 但目前也只有少數疾病可以通過血液檢測來診斷 。
外泌體（exosome） ， 是細胞分泌產生的一種囊泡型天然生物顆粒 ， 其中攜帶了許多功能性生物分子 ， 包括DNA、miRNA、mRNA、circRNA、lncRNA、脂質和蛋白質等 ， 參與生理活動和病理變化中的細胞間通訊 。 外泌體為了解其來源的細胞的生理狀態提供了一扇窗口 ， 因為它們攜帶的貨物在不同病理條件下有所不同 ， 其中 ， 異常的miRNA水平與包括癌癥在內的多種疾病相關 。
近日 ， 鄭州大學藥學院張開翔、基礎醫學院高華等人在ACSSensors期刊發表了題為：HighlyEffectiveDetectionofExosomalmiRNAsinPlasmaUsingLiposome-MediatedTransfectionCRISPR/Cas13a的研究論文 。
該研究開發了一種脂質體介導的膜融合CRISPR平臺——MFS-CRISPR ， 該平臺使用CRISPR-Cas13a來檢測血漿外泌體中微量的癌癥相關miRNAs ， 能夠檢測低至1.2×103particles/mL的外泌體miR-21 ， 并有效區分惡性和良性樣本 。
這項新技術在癌癥診斷和治療監測方面具有很好的臨床潛力 ， 該方法簡單、快速、靈敏 ， 有望推動微創液體活檢技術的發展 。
鄭州大學張開翔/高華團隊開發新型CRISPR檢測平臺，點亮血漿外泌體中的癌癥生物標志物miRNA
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癌細胞獨特的胞內環境可以通過miRNA等生物標志物反映在其外泌體中 。 miRNA是一類由細胞的內源基因編碼的長度約為22個核苷酸的非編碼單鏈RNA分子 ， 在細胞中發揮調控作用 。
外泌體miRNA在癌癥生物學中發揮著關鍵作用 ， 可作為癌癥診斷的潛在生物標志物 。 然而 ， 外泌體中miRNA的水平非常低 ， 因此 ， 以一種易于操作的方式識別、檢測和量化疾病相關外泌體miRNA仍然存在挑戰 。
此前 ， 已有研究開發了基于CRISPR基因編輯的檢測系統來分析細胞外囊泡中的RNA和蛋白質 ， 例如用于檢測細胞外囊泡中SARS-CoV-2RNA的CRISPR-Cas12a系統 ， 以及檢測腫瘤細胞來源的細胞外囊泡中蛋白質的CRISPR-Cas12a系統 。
在這項最新研究中 ， 研究團隊希望開發出一種新方法來檢測微量的癌癥相關外泌體miRNA ， 該檢測方法基于CRISPR-Cas13a系統 ， 該系統具有獨特的RNA酶活性 ， 而而且靈敏、可靠和有效 。 研究團隊設計了一個CRISPR-Cas13a系統來切割熒光基團和淬滅劑標記的報告分子 ， 然后將其包裝到脂質體中 ， 這一脂質體相當于人造版外泌體 ， 使用脂質體介導的膜融合（MFS）策略 ， 將CRISPR-Cas13a系統轉染到外泌體中 。
由于Cas13a具有獨特的RNA酶（RNase）活性 ， RNA引導下Cas13a的反式切割活性可以裂解熒光團和淬滅劑標記的報告細胞 ， 導致靶標RNA觸發RNA酶激活后熒光增強 。
當脂質體和外泌體融合在一起時 ， 如果外泌體中存在靶標miRNA序列 ， CRISPR-Cas13a就會識別并結合到靶標miRNA ， 然后激活反式切割活性 ， 有效切割并產生放大的熒光信號 。
鄭州大學張開翔/高華團隊開發新型CRISPR檢測平臺，點亮血漿外泌體中的癌癥生物標志物miRNA
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MFS-CRISPR平臺的建立
在這項研究中 ， 研究團隊以miR-21為靶標進行了驗證實驗 ， miR-21是一種與包括乳腺癌在內的幾種疾病相關的miRNA 。 實驗結果顯示 ， MFS-CRISPR技術平臺可以成功地在類似序列的混合物中檢測到miR-21 ， 并且具有高靈敏度 。 研究團隊還在一組來自健康人類細胞的外泌體和來自乳腺癌細胞的外泌體上測試了該方法 ， 該方法能夠將癌癥相關的外泌體與健康細胞來源的外泌體區分開來 ， 這表明該平臺可用于癌癥診斷 。